[實用新型]一種高效生物反應器

有效

• 申請號: 201320848131.6
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN203593758U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 朱蕾;董靜洲
• 申請（專利權）人: 湖北民族學院
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 余曉雪;王敏鋒

技術領域

本實用新型涉及生物反應器技術領域，具體涉及一種高效生物反應器及薯蕷皂苷高效生物水解方法或其他生物醫藥如青霉菌發酵生產青霉素、青蒿細胞發酵生產青蒿素等等。

背景技術

生物反應器是在一個可以控制培養條件的容器中培養生活細胞或組織或生命體生產人類需要的生物活性物質或組織或個體的培養設備的總稱。在酒類、生物醫藥、食品生產、環境治理等方面有著廣泛的應用。目前人類所應用的生物反應器的控制條件有：培養基配方、溶氧率、酸堿度、滲透勢、溫度、光照等。近些年研究發現磁場對生物細胞的生長代謝有顯著的促進作用，磁場被認為對細胞生長和次生代謝具有顯著的調節作用，但是在生物技術上如何科學地利用磁場來促進培養細胞的生長代謝仍然是個未解的技術難題，尤其是在大型生物反應器中，使用簡單的外加磁場必然導致反應器內的培養細胞受磁不均勻；盡管可以通過攪拌來實現培養細胞接受外加磁場作用，但是，對于固定化培養的生物反應器則無法實現這一要求，如何將磁場和固定化培養科學結合起來，也是生物技術中的一個難題；同時在生物反應器中，固定化細胞培養并最大限度地增加反應面積可以提高反應效率，如何增加反應面積也是一個技術難題，本實用新型提供了該項技術。負離子氣體一方面可以提高細胞活力，另一方面可以提高溶液的pH值。目前還沒有將這些新發現科學地用于生物反應器的設備和技術。本實用新型將固定化材料與永磁體結合在一起，解決了固定化生物反應器中磁場利用的問題，大大提高了固定化生物反應器的工作效率，也為相關科學研究提供了新的研究工具。

實用新型內容

針對現有技術中存在的不足，本實用新型的目的在于提供了一種高效生物反應器。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案：

一種高效生物反應器，包括發酵罐、進氣系統、發酵罐外的循環管道、發酵罐頂部的出氣管道、發酵罐底部的出入口管道、發酵罐頂部的出氣口和底部的出入口，所述出氣口在出氣管道的上端，所述出入口在出入口管道的下端，所述進氣系統包括進氣管道、高壓氣泵、進氣口無菌過濾器和進氣口閥門，進氣管道、出入口管道、循環管道三者相連通，所述循環管道上開設有取樣口，取樣口上設有取樣口閥門，底部的出入口上設有出入口閥門；

所述循環管道中設置有氧電極和pH計，用以監測循環管道中發酵液或培養液的溶氧率和pH值；

其特征在于：所述循環管道的兩端分別與發酵罐頂部的出氣管道和底部的出入口管道連通，發酵罐內的發酵液通過循環管道循環；

所述發酵罐內設置有磁珠，所述發酵罐的底部或/和頂部為可以分離的漏斗形結構，便于填充和取出磁珠。

在所述進氣管道上設置有負離子發生器，高壓氣泵、進氣口無菌過濾器、負離子發生器、進氣口閥門沿著進氣管道的進氣方向依次設置，進氣系統通入的氣體可以是自然空氣，也可以是人工高純度氧氣，也可以是人工氮氣，具體使用什么氣體根據不同的培養要求而定。

所述負離子發生器可通過向循環管道中循環的發酵液中通入負離子氧氣以促進好氧細胞的生長代謝和調節發酵液酸堿度，防止發酵液酸化，或通入其他組分的負離子氣體來調節發酵液的酸堿度；

所述負離子發生器、氧電極和pH計與一個總控制器相連，由該總控制器根據氧電極和pH計輸出的數據來調節負離子發生器的通氣工作。

所述總控制器為一個微型電子計算機模塊，可以接受pH計和氧電極發出的檢測電信號，并根據設置的信號范圍控制高壓氣泵和負離子發生器的電源，從而控制發酵液的pH值和溶氧率在設置的范圍內。如果發酵液的pH值低于設置的范圍，總控制器就會自動開啟負離子發生器的電源，該負離子發生器開始工作將通入發酵罐的空氣負離子化，負離子空氣進入發酵罐可以升高pH值，當發酵液的pH值超過設置的范圍時，總控制器斷開負離子發生器的電源；如果發酵液的溶氧率低于設置的范圍，總控制器自動開啟高壓氣泵，發酵液的溶氧率開始上升，當發酵液的溶氧率超過設置的范圍時，總控制器自動減弱高壓氣泵的電源電流或電壓，高壓氣泵鼓氣速度下降，發酵液的溶氧率也慢慢下降，如此自動循環控制。

所述高效生物反應器還包括一個與出入口相連通的氣體加熱裝置，該氣體加熱裝置可拆卸，該氣體加熱裝置包括空氣加熱器和鼓風機；

通過出入口可以向發酵罐內通入高溫氣體或者有機溶劑或者消毒劑。

進一步，所述磁珠自下而上填充在發酵罐內或者所述磁珠懸浮于發酵罐內的液體中；